Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Structural Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

Tests auf Holz

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Holz ist eine allgegenwärtige Material, das im Bau von den frühesten Zeiten verwendet worden ist. Erneuerbare und nachhaltige, Holz ist ein strukturelles Material am meisten benutzt in den Ingenieurwissenschaften für Einfamilienhäuser Wohnbau als auch für Rahmung Partitionen und anderen Elementoptionen Elementen in Gewerbe-und Industriebauten.

Aufgrund seines natürlichen Ursprungs hat Holz mechanische Eigenschaften an die einzelnen Baumarten gebunden. Der Feuchtigkeitsgehalt und anderen Variablen, z. B. das Vorhandensein von Mängeln. Für eine bestimmte Anwendung muss ein Designer die erwarteten Belastungen auf ein Holz Element oder Struktur sorgfältig abwägen, um maximale Wirksamkeit des Materials zu gewährleisten.

Dieses Video wird zeigen, wie die mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Arten des Holzes zu testen und bestimmen ihre Spannungs-Dehnungs-Verhalten und Flectural Leistung.

Holz besteht aus länglichen, runden oder rechteckigen röhrenförmigen Zellen, die viel länger als breit sind. Innerhalb sind die in der Wand gibt es mehrere Schichten aus Mikrofibrillen, Bündel von Zellulose-Polymere.

Microfibril Ketten sind in unterschiedliche Richtungen innerhalb der Mauern Schichten ausgerichtet. Die Mittelwand mit seinen Ketten entlang der längeren Dimension der Zelle ausgerichtet bietet die Kraft auf die Zelle, während die innere und äußere Wände Diagonale Ketten Stabilität bieten. Lignin verbindet die Zellulose-Polymere und Microfibril Ketten sowie die Wände Zellen. Die Bündelung Wirkung vieler Zellen zusammen ergibt sich ein sehr starker Baustoff.

Holz ist ein biologisches Material, und deshalb sehr anfällig für ökologische Fäulnis und Schädlingsbefall. Ein Großteil der heute verwendete Holz ist mit Chemikalien zum Schutz vor der Umwelt und Insektenbefall vorbehandelt.

Holz ist ein inhomogener Werkstoff zeichnet sich durch eine große Anzahl von Mängel oder Defekte wie zum Beispiel Knoten und spaltet. In der Folge sind große Sicherheitsfaktoren oder Verhältnisse der Designstärke, tatsächliche Zugfestigkeit verwendet, um große Unterschiede in den technischen Eigenschaften der verschiedenen Holzstücke zu berücksichtigen.

Aufgrund ihrer zellulären Zusammensetzung ist Holz ein orthotropes Material, mit verschiedenen Eigenschaften entlang der Längs- und jeweils die transversale Achse in Bezug auf die Faserrichtung. In der Folge wird das Material zu Lasten parallel oder senkrecht zu den Holzfasern anders Verhalten. Die orthotropen Eigenschaften des Holzes können durch verschiedene Methoden gelindert werden.

Laminate wie Sperrholz bestehen aus Schichten mit Fasern in senkrechten Richtungen, was zu einem isotropen Material ausgerichtet. Alternativ besteht Brettschichtholz aus dünnen Streifen aus Fasern in der gleichen Richtung ausgerichtet und verklebt unter Druck, seine Stärke ableiten, Verteilung von Mängeln.

Die zelluläre Zusammensetzung der Holz macht auch das freie Wasser im Inneren der Zelle Hohlräume und Wasser an den Zellwänden gebunden. In der Folge Feuchtigkeitsgehalt ist ein wichtiger Parameter bei der Bestimmung von Holz Stärke, und im allgemeinen Verringerung der Feuchtigkeit führt zu einer Erhöhung der Festigkeit. Volumetrische Veränderungen im Zusammenhang mit Trocknung können ungleichmäßige Schrumpfung und Verzerrung wie Twist, Bogen, Tasse oder Gauner führen.

Da Holz ein Polymerwerkstoff ist, es ist auch anfällig für kriechen oder unter Dauerbelastung, kontinuierliche Viskose-artigen Verformung. Wenn die Last entfernt wird, werden die meisten der Verformung wiederhergestellt. Infolgedessen kann Holz in der Regel viel höheren Belastungen unterstützen, wenn die Dauer der Belastung kurz ist. Da all diese Faktoren zu komplex für den Einsatz im alltagsdesign wäre, für strukturelle Zwecke verwenden wir die folgenden: eine statistische Analyse der die Bruchgrenze defektfreie Werte für viele Arten, Korrekturen für Feuchtigkeit-Inhalt, und Stärke-Verhältnis basiert auf Holz, zur Verringerung der Stärke zu korrigieren Effekte.

Die Eigenschaften, die häufig gegeben für die meisten Hölzer werden in tabellarischer Form für eine einfache Referenz veröffentlicht. Diese Eigenschaften sind: zulässige Biegespannung, Spannung Parallel zum Korn, horizontale Scherung, Kompression senkrecht zum Korn, Kompression Parallel zum Korn und Elastizitätsmoduls. Zusätzlich zu den grundlegenden Orientierung-spezifische Eigenschaften der Arten von Holz sollte es offensichtlich sein, dass nicht alles Holz genauso unter Last verhält.

Nun, da Sie die physikalischen Eigenschaften des Holzes und die Grundsätze der Holz testen zu verstehen, nehmen wir diese ein paar Tests durchführen.

Bevor Sie beginnen, wählen Sie drei Sorten von Holz zu vergleichen. Bereiten Sie für jede Sorte zwei Kompression Cube Exemplare mit nominalen Rand Abmessungen von 3,5 Zoll. Stellen Sie sicher, dass die Würfel frei von Mängeln sind und deren gegenüberliegende Flächen parallel sind. Markieren Sie ein Exemplar von jeder Sorte zum Testen mit einem aufgebrachten Last Parallel zur Faser und die restlichen Exemplare zum Testen mit einem aufgebrachten Last senkrecht zur Faser.

Messen Sie die Höhe der Belastungsrichtung von jedem Prüfling mit einem Bremssattel. Und wiederholen Sie die Messung an wenigen Standorten den ungefähren Durchschnitt ermitteln. Wenn Sie fertig sind, verwenden Sie das gleiche Verfahren Querschnittsmaßen von jeder Probe zu bestimmen.

Richten Sie die universelle Maschine testen, wie in der Jupiter video über Materialkonstanten gezeigt. Dann zentrieren Sie sorgfältig ein Exemplar in der richtigen Ausrichtung auf die Kompression Auflagefläche. Senken Sie die Traverse zu, bis eine leichte Last angewendet wird, und verwenden Sie dann die feine Steuerung der Last, wie nahe bei Null wie möglich wieder aus.

Jetzt gelten Sie die Druckbelastung bei einer raumbelastung von 40 Psi pro Sekunde. Der Kompressionstest kann für einige Minuten weiter, wie die Last erhöht und mit erheblichen sichtbaren Stamm in der Probe. Lassen Sie den Test weiterhin, bis eine offensichtliche maximale Belastung erreicht ist.

Nehmen Sie die maximale Last auf, wenn der Test abgeschlossen ist, und dann wiederholen Sie den Vorgang für die restlichen Exemplare.

Führen Sie ein weiteres Kompressionstest und diesmal, gelten Sie die Last senkrecht zur Faserrichtung der Probe. Wiederholen Sie den Vorgang für die anderen Holzarten.

Jetzt bereiten Sie einige Dogbone Proben mit den gleichen drei Holzarten. Bereiten Sie einen Satz von Proben mit dem Korn parallel zur langen Dimension und einen zweiten Satz mit dem Korn senkrecht auf die lange Dimension.

Durchführen Sie Spannung Tests auf alle sechs Proben, wie in der Jupiter zur Spannungs-Dehnungs-Eigenschaften des Stahls video gezeigt.

Erhalten einen Zweiradantrieb ungefähr 24 Zoll lange von jeder Holz Sorte. Installieren Sie die Vierpunkt-Biege-Prüfeinrichtung auf die Universalprüfmaschine. Sobald das Gerät fertig ist, starten der Prüfmaschine. Passen Sie die Testeinstellungen um die Lasten und Kreuzkopf Werte aufzuzeichnen, und erfassen Sie die maximale Last. Die Probe in das Gerät zu installieren und die obere Traverse sinken, bis das Gerät gerade beginnt zu machen Kontakt mit dem Holzbalken.

Wenden Sie die Last in Höhe von 2.000 Pfund pro Minute bis der Strahl-Frakturen. Nehmen Sie die versagenslast auf, wenn der Test abgeschlossen ist, und wiederholen Sie den Test für die restlichen Exemplare.

Verwenden Sie eine Tabelle, die Ergebnisse für die Komprimierung, die Spannung und die Biegeversuche zusammenzufassen. Als nächstes in jeder Spalte, Normalisieren Sie die Daten auf den Maximalwert zu, und stellen Sie eine neue Tabelle.

Nun, werfen Sie einen Blick auf Ihre Ergebnisse. Wie konsequent durch alle Ergebnisse gezeigt, Eiche ist das stärkste Holz, gefolgt von Fichte und südlichen Kiefer. Für die zwei wichtigsten Eigenschaften biegen Stärke und Kompression parallel zur Faser, die Fichte scheint etwa ca. 87 % und die südlichen Kiefer rund 78 %, so stark wie die Eiche. Da die billigste davon eine sehr effiziente Wahl ist die sehr große Preisunterschiede zwischen den Wäldern, southern Pine.

Testen von Holz ist von größter Bedeutung im konstruktiven Ingenieurbau für die Beurteilung der Fähigkeit des finalen Designs, Stress und Anspannung während der routinemäßigen Einsatz Gewährleistung von Produktsicherheit und Einhaltung internationaler Standards zu behandeln.

In einem vier-Punkt-Biegeversuch wird ein gelenkig Strahl mit zwei gleichen Punktlasten an seinem dritten Punkt, was in einem zentralen Teil mit Konstanten Moment und NULL Scherung geladen. Dieser Test ist entscheidend für Bodensysteme, wo das Holz Strukturelemente werden in erster Linie von Biegespannungen geladen.

Bis vor kurzem waren Holzkonstruktionen auf drei oder vier Geschichten in eine Wohnung oder ein kleines Bürogebäude beschränkt. Entwicklungen von Brettsperrholz führten zu die Entwicklung der strukturellen Systeme in der Lage, acht oder mehr Geschichten zu erreichen. Während viel höhere Gebäude, in der Größenordnung von 20 Geschichten sind noch in der Entwicklungsphase.

Sie sah nur Jupiters Einführung in Holz zu testen. Sie sollten jetzt verstehen die technischen Eigenschaften von Holz und Gewusst wie: ausführen, Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, und biegen an Holz Proben testet.

Danke fürs Zuschauen!

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter